ويمكن للصناعة أن تقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة من خلال تعزيز سلسلة القيمة الدائرية حيث يتم إعادة استخدام البطاريات، أو إصلاحها، أو إعادة تدويرها. ومع ذلك، فإن هذا يتطلب جهدًا وتنسيقًا هائلين عبر الصناعة.

الحواجز الاقتصادية

يمكن أن يؤدي ارتفاع الأسعار وتقلباتها التاريخية، واللوائح الوطنية، ونقص مواد البناء إلى تأخير بناء المصانع بشكل كبير.

ومن الممكن أن تخفف معايير التصنيع المنسقة والتركيز القوي على العمالة المحلية والحوارات الشاملة من بعض هذه الحواجز. ومن الممكن أن تساعد التشريعات ومبادرات تتبع سلسلة التوريد أيضًا في تحسين ممارسات تحديد المصادر.

مواد

يمكن أن تكون المواد المستخدمة في إنتاج البطاريات حاسمة. وأبرز مثال على ذلك هو الليثيوم الذي يمثل ثلثي تكلفة السيارة الكهربائية.

تشمل الاهتمامات الأخرى المتعلقة بالمواد الخام الجرافيت الطبيعي والنيكل والفوسفور. في حين أن البنية التحتية للتعدين راسخة بشكل عام لهذه المعادن، إلا أنه لا يتم اكتشاف الرواسب الجديدة بسرعة كافية لتعويض المناجم القديمة. ونتيجة لذلك، من المتوقع حدوث نقص في بعض المواد الخام خلال السنوات القادمة.

ومن المخاوف المحتملة الأخرى أن العمليات قد يكون لها آثار غير مواتية على المجتمعات المحلية من خلال انتهاكات حقوق الإنسان، بما في ذلك عمل الأطفال والعمل القسري. الكوبالت، على سبيل المثال، مدرج في قائمة وزارة العمل للسلع التي ينتجها الأطفال و/أو العمل القسري.

وأفضل طريقة لمعالجة هذه المخاطر هي من خلال التخطيط الاستراتيجي وتنويع سلسلة التوريد. تعتقد شركة ماكينزي أنه يمكن بناء سلسلة قيمة عالمية مرنة للبطاريات حول مراكز إقليمية تغطي أكثر من 90 بالمائة من الخلايا المحلية و80 بالمائة من الطلب المحلي على المواد النشطة.

تصميم الخلية

تؤثر خيارات تصميم الخلايا المختلفة على موثوقية البطارية وسلامتها وأدائها. العلبة أو الحقيبة، والعوازل الداخلية، والرؤوس، ومنافذ التهوية، ومواد القطب الكهربائي جميعها لها تأثيرات كبيرة. لا يوجد شيء اسمه خلية أيون الليثيوم القياسية، حيث تظهر الخلايا التي تبدو متشابهة اسميًا وتبدي سلوكًا وأداءً مختلفًا إلى حد كبير.

يتحلل ملح الإلكتروليت المستخدم في بطاريات الليثيوم أيون (LiPF6) ليشكل حمض الهيدروفلوريك السام (HF) إذا تم مزجه بالماء أو تعرضه للرطوبة أثناء الإنتاج والتجميع. يتم تصنيع الخلايا وتجميعها في "غرف جافة" لمنع تكوين HF.

مع تزايد الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم أيون، أصبحت مرونة سلسلة التوريد ذات أهمية متزايدة. ويمكن تحقيق ذلك من خلال التكامل الرأسي، وإدارة سلسلة التوريد المحلية، والشراكات الاستراتيجية والتخطيط الصارم لتكثيف التصنيع. ويمكن للشركات أيضًا المساعدة في إحداث تأثير اجتماعي مستدام وشامل من خلال دعم معايير الصحة والسلامة والتجارة العادلة ومبادرات التنمية البيئية والمجتمعية. ويتضمن ذلك إنشاء سلسلة قيمة دائرية يمكن من خلالها إصلاح البطاريات المستعملة أو إعادة استخدامها أو إعادة تدويرها.

ربط الخلايا

أكثر من سلسلة بطارية ليثيوم يتم بناء الوحدات في السيارة بوصلات متوازية لخلايا متعددة. وهذا يزيد من موثوقية النظام عن طريق إضافة مسارات طاقة زائدة عن الحاجة. ومع ذلك، فإنه يخلق اختلال التوازن الحالي بين الفروع المتوازية ويزيد من تدهور الخلايا بسبب توليد الحرارة غير المتكافئ واختلاف المقاومة من خلية إلى أخرى.

يؤدي هذا إلى تدرج قديم بين الفروع المتوازية الفردية مما يقلل من سعة البطارية ويشكل خطرًا على السلامة إذا تجاوز تيار الفرع الأعلى الحد الأقصى لتيار الشحن/التفريغ المقدر للخلية (انظر الشكل 1 ج). قد يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة الخلية قبل تنشيط بقية أجهزة الأمان.

للتغلب على ذلك، يحتاج تصميم الوحدة إلى السماح بالفصل الآمن للخلايا الملحومة دون المساس بعملية اللحام أو الأداء. يمكن القيام بذلك عن طريق تصميم الخلايا بحيث تحتوي على منطقتين منفصلتين يتم قطعهما بعد عملية اللحام. ويمكن بعد ذلك استخدام الخلايا الفردية الناتجة في منتجات البطاريات الجديدة.

التعبئة والتغليف

كما هو الحال مع معظم البضائع الخطرة، تتطلب بطاريات الليثيوم والمعدات التي تعمل بالبطاريات عبوات محددة لضمان سلامتها أثناء النقل. يمكن أن تختلف هذه التفاصيل اعتمادًا على وسيلة النقل.

على سبيل المثال، يتطلب الشحن عبر القطار تلبية مجموعة مختلفة من الإرشادات المحددة لنقل البضائع الخطرة. تم تفصيل هذه اللوائح في إرشادات نقل البضائع الخطرة بالسكك الحديدية (RID)، والتي، عند دمجها مع إرشادات ADR المستخدمة في النقل البري، تتطلب بشكل فعال تعبئة وعمليات وحماية مماثلة.

يحمي هذا النوع من التغليف من الدوائر القصيرة من خلال استخدام العبوات الداخلية غير الموصلة التي تغلف الخلايا والبطاريات بالكامل وتوضع بشكل آمن في عبوات خارجية قوية. تتضمن هذه الحزم أيضًا أقسامًا داخلية لمنع الحركة التي قد تؤدي إلى فك أغطية الأطراف، ويتم لصقها أو تأمينها لمنع البطارية من التحرك أثناء النقل. تساعد إجراءات الحماية هذه على الامتثال لإرشادات UN3480 وغيرها من إرشادات المواد الخطرة.